淺談BIM在建設(shè)價值工程中的應(yīng)用

價值工程是一種結(jié)合了技術(shù)與經(jīng)濟而且又十分注重經(jīng)濟效益的現(xiàn)代管理技術(shù)。在建設(shè)工程中應(yīng)用價值工程可以減少建設(shè)成本提高建筑性能，帶來可觀的經(jīng)濟效益。建筑自身的一些特點使價值工程在建設(shè)工程中的應(yīng)用具有一定困難。如果能和BIM的一些功能相結(jié)合，將會促進價值工程在建設(shè)工程中的應(yīng)用。
1 價值工程概念及理論
價值工程（Value Engineering，簡稱VE）是由美國通用公司（GE）的工程師勞倫斯·戴羅斯·邁爾斯（Lawrence D. Miles，1904-1985）于20世紀(jì)40年代創(chuàng)立的。價值工程又稱為價值分析（Value Analysis）、價值研究（Value Research）、價值保證（Value Assurance）、價值革新（Value Innovation）、價值改善（Value Improvement）等。
價值工程作為一種現(xiàn)代管理技術(shù)，自創(chuàng)立至今的半個多世紀(jì)以來，無論是在理論，還是在實際應(yīng)用中都取得了長足的發(fā)展。價值工程將經(jīng)濟與技術(shù)相結(jié)合，以提高研究對象價值為目的，已經(jīng)取得了很好的經(jīng)濟技術(shù)效益。它擺脫了孤立地從經(jīng)濟或技術(shù)方面進行產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)革新、經(jīng)濟管理等的做法，為經(jīng)濟生產(chǎn)做出了重大貢獻(xiàn)。
1.1 價值工程定義
價值工程是一種結(jié)合了技術(shù)與經(jīng)濟而且又十分注重經(jīng)濟效益的現(xiàn)代管理技術(shù)[1]。價值工程是以提高研究對象的價值為目的，以系統(tǒng)分析為核心，通過思維創(chuàng)新和集體智慧，達(dá)到以最低的全壽命周期成本費用實現(xiàn)研究對象的所有必需功能的目的。
價值工程的定義有多種不同的表述。
價值工程的創(chuàng)始人邁爾斯定義如下：價值分析是用整套的專門技術(shù)，廣泛知識和熟練技巧來實現(xiàn)的一種解決問題系統(tǒng)，又是一種以有效識別不必要成本（即既不提供質(zhì)量，也不提供壽命用途、外觀或顧客要求的特性成本）為目的的有組織的創(chuàng)造性方法。
日本價值工程研究專家玉井正壽對價值工程的定義為：價值分析是以最低的壽命周期費用，可靠的實現(xiàn)必要的功能，著重于產(chǎn)品或作業(yè)的功能分析的有組織的活動。
美國價值工程師協(xié)會（SAVE）對價值工程的定義是：價值工程是一種系統(tǒng)化的應(yīng)用技術(shù)，通過對產(chǎn)品或服務(wù)的功能分析，建立功能的貨幣價值模型，以最低的總費用可靠的實現(xiàn)必要的功能。
我國的國家標(biāo)準(zhǔn)GB8223--87中對價值工程的定義為：價值工程是通過相關(guān)領(lǐng)域的協(xié)作，對所研究的對象的功能與費用進行系統(tǒng)分析，不斷創(chuàng)新，旨在提高所研究對象價值的思想方法和管理技術(shù)。
雖然對價值工程的定義各家略有不同，但可以看出有幾個共同的本質(zhì)。
①價值工程要從全壽命周期上考慮。即不僅要考慮生產(chǎn)過程，還要考慮使用過程的維修和經(jīng)常性運行成本。②價值工程的本質(zhì)是提高研究對象的價值。即使用最好的全壽命周期成本實現(xiàn)所有必需的功能。③價值工程的核心為功能分析。分析研究對象的功能費用組成，分辨必需功能和非必須功能，以便進行價值提高。④價值工程是一個有組織的系統(tǒng)的研究活動。
1.2 價值工程的基本原理
價值工程中的價值（Value）不同于政治經(jīng)濟學(xué)中的價值，在政治經(jīng)濟學(xué)中，價值是指凝結(jié)在商品中的一般的無差別的人類勞動，這是商品的一般屬性。價值工程中的價值是研究對象的功能與費用的比值。即
價值=功能/費用
數(shù)學(xué)公式為
V=F/C
式中V——價值
F——功能
C——成本
價值工程的核心就是功能分析，通過對研究對象的功能和成本進行系統(tǒng)化的分析，確定它們的相互關(guān)系，有效的科學(xué)的識別對象的必要功能，合理的分化成本，為創(chuàng)新和改善提供可靠的科學(xué)依據(jù)，去掉不合理不必需的功能，調(diào)整成本費用，使研究對象的價值得到提升。
從上述公式來看，提高對象價值的途徑有以下五個：
①V↑=F↑/C，即保持成本不變的情況下提高對象的功能，提高對象的價值。
②V↑=F/C↓，即在功能不變的前提下降低全壽命周期成本，提高對象價值。
③V↑=F↑/C↓，即在提高功能的同時降低成本，這是提高對象價值的最佳途徑。
④V↑=F↑↑/C↑，即成本略有增加的同時功能大幅度增加，提高對象價值。
⑤V↑=F↓/C↓↓，即功能略有下降的同時成本大幅度降低，對象價值增加。
2 價值工程在建筑行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展
價值工程自1947年由邁爾斯創(chuàng)立開始，以其良好的經(jīng)濟效益成果，在企業(yè)內(nèi)得到發(fā)展及應(yīng)用。20世紀(jì)50年代美國通用電氣內(nèi)部推廣價值分析技術(shù)，使公司取得了巨大的經(jīng)濟利益，在應(yīng)用價值工程的17年里共節(jié)約成本2億多美元。通用電氣的這一成功，使得價值工程在世界各地各個行業(yè)迅猛發(fā)展。
價值工程的應(yīng)用，不同程度上降低了企業(yè)的成本、增加了收益。據(jù)國內(nèi)外資料報道，美國投資1美元開展價
值工程活動，一般可收益12-20美元，能降低成本30%
左右[2]。
據(jù)報道，前聯(lián)邦德國在產(chǎn)品更新中，開展價值工程可降低成本20%-25%，在新產(chǎn)品設(shè)計、制造中，開展價值工程活動則可降低成本40%左右[3]。
我國自1978年引進價值工程以來，取得了顯著的經(jīng)濟效益。普遍認(rèn)為，我國推廣價值工程可降低成本10%-30%。許多企業(yè)運用價值工程后取得很好的收益[4]。
價值工程在我國的經(jīng)濟和技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)扎根且發(fā)展勢態(tài)良好，也取得了一些不錯的成績，可是價值工程在我國各行業(yè)的發(fā)展是很不平衡的。有人曾對《價值工程》雜志上公開發(fā)表的價值工程成果項目進行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明我國價值工程成果主要集中在工業(yè)領(lǐng)域，約占80%以上，而建筑行業(yè)僅為4%左右[5]。（表1）
按照國際經(jīng)驗保守估計，開展價值工程可以降低建設(shè)成本5%-10%，每年的運行成本也可降低5%-10%，而開展價值工程的投入成本則很小，僅為總造價的0.1%-0.3%[6]。
在建筑行業(yè)中，建設(shè)項目的總投資一般都比較大，社會資源占用較多，能源消耗量大，如果在項目中應(yīng)用價值工程，將大大降低成本，節(jié)省大量社會資源，同時也可節(jié)約能源，促進社會和諧可持續(xù)發(fā)展。
由上可知，在建筑行業(yè)中開展價值工程可以說是一本萬利，利國利民的雙贏之舉，可建筑業(yè)的價值工程成果僅為4%左右，可見在建設(shè)項目中開展價值工程存在一定的困難。筆者認(rèn)為這種困難主要源自建筑的自身特點。
①工程規(guī)模龐大?，F(xiàn)代建設(shè)工程項目一般都是規(guī)模較大的，這樣的工程項目工程信息量也很大，眾多繁雜的信息里使在工程中開展價值工程的資料收集和分析都比較困難。
②全壽命周期長。建設(shè)項目工期較一般工程來說時間相當(dāng)長，建設(shè)工程項目工期少則幾個月，多則幾年，幾十年。較長的建設(shè)工期增加了影響建筑的各種風(fēng)險因素，對開展價值工程也是不利的。
③建設(shè)周期和運行周期責(zé)任分離。開展價值工程應(yīng)從全壽命周期考慮，以減少全壽命周期成本為目的，但在建筑行業(yè)建設(shè)者只負(fù)責(zé)工程建設(shè)，即只考慮建設(shè)成本，后期運行維護費用很少考慮，在很大程度上造成了后期高費用運行的狀況。這也是開展價值工程的一大困難。
建設(shè)工程自身的特點決定了在建筑業(yè)開展價值工程的難度。近幾年建筑業(yè)中出現(xiàn)了一種新的管理工具——BIM。本文試將BIM應(yīng)用到建設(shè)項目價值工程中去，為促進價值工程在建筑業(yè)的發(fā)展提供思路。
3 BIM
BIM（Building Information Modeling）是建筑信息模型的簡稱，這個概念是由美國喬治亞技術(shù)學(xué)院（Georgia Tech College）建筑與計算機專業(yè)的查克·伊斯曼（Chuck Eastman）博士于30多年前提出的：“建筑信息模型綜合了所有的幾何模型信息、功能結(jié)構(gòu)要求和構(gòu)件性能，將一個建筑項目整個生命周期內(nèi)的所有信息整合到一個單獨的建筑模型中，而且還包括施工進度、建造過程、維護管理等的過程
信息”。
建筑信息模型（BIM）是由歐特克公司在2002年提出的一種新的流程和技術(shù)。從理念上說，BIM是試圖將建筑項目的所有信息納入到一個三維的數(shù)字化模型中。這個模型不是靜態(tài)的，而是隨著建筑生命周期的不斷發(fā)展而逐步演進，從前期方案到詳細(xì)設(shè)計、施工圖設(shè)計、建造和運營維護等各個階段的信息都可以不斷集成到模型中，因此可以說BIM模型就是真實建筑物在電腦中的數(shù)字化記錄[7]。
從一定程度上可以說BIM是建設(shè)工程的信息儲存器，BIM數(shù)據(jù)儲存中不僅包括建筑本身各種工程信息還包括管理行為信息，這些信息以數(shù)字技術(shù)為依托，在BIM中進行完美的組合，因此在建設(shè)工程整個生命周期中，BIM可以實現(xiàn)信息集成化管理，在一定范圍內(nèi)，建筑信息模型可以模擬實際的建筑工程建設(shè)行為，例如：建筑物的日照、外部維護結(jié)構(gòu)的傳熱狀態(tài)等。
同時BIM可以4D模擬實際施工，即將設(shè)計階段所完成的3D模型附加以時間維度，構(gòu)成4D模擬動畫。4D模擬技術(shù)可以在早期設(shè)計階段就發(fā)現(xiàn)后期真正施工階段所會出現(xiàn)的各種問題，來提前處理，為后期活動打下堅實的基礎(chǔ)。在后期施工時能作為施工的實際指導(dǎo)，也能作為可行性指導(dǎo)，以提供合理的施工方案及人員，材料使用的合理配置，進而最大限度地實現(xiàn)資源合理運用。
4 BIM在建設(shè)價值工程中的應(yīng)用設(shè)想
開展價值工程一般有一下幾個過程：
①準(zhǔn)備階段；
②信息收集；
③功能分析、評價；
④方案創(chuàng)造；
⑤方案選評；
⑥方案深化；
⑦方案提交與匯報。
在這些過程中，信息的收集是一個非常重要的過程，設(shè)計人員往往要花很長的時間和精力進行信息收集和整理，因為信息的質(zhì)量、數(shù)量及對信息的理解掌握直接關(guān)系到價值工程的成效。
建筑信息本身多而且繁雜，這個信息收集帶來了很大的困難。如果在建設(shè)工程中運用BIM系統(tǒng)，從項目立項開始所有的信息包括建筑信息和管理行為信息都會記錄在BIM中。BIM的應(yīng)用可以在很大程度上解決價值工程信息收集難，收集不全面等問題。
BIM提供了可視化的功能，讓人們將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前；現(xiàn)在建筑業(yè)也有設(shè)計方面出效果圖的事情，但是這種效果圖是分包給專業(yè)的效果圖制作團隊進行識讀設(shè)計制作出的線條式信息制作出來的，并不是通過構(gòu)件的信息自動生成的，缺少了同構(gòu)件之間的互動性和反饋性，然而BIM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，因為整個過程都是可視化的，所以，可視化的結(jié)果不僅可以用于效果圖的展示及報表的生成，更重要的是，項目設(shè)計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進行。
BIM的可視化功能可以使功能分析和評價更加形象更加切合實際，例如在實際工程中進行分析評價，增加功能分析評價準(zhǔn)確性真實性。
在新方案創(chuàng)造過程中，BIM系統(tǒng)不僅有可視化功能可以使人們真實的體驗建筑實體，它的信息集成化管理還可以模擬建設(shè)工程的建設(shè)行為，如日照環(huán)境等。
由于建設(shè)工程工期長，會出現(xiàn)各種因素影響建設(shè)，BIM的4D模擬功能增加了時間維度，可以觀看施工進度，實時進行監(jiān)督評價和修改。在方案評選中發(fā)揮重要
作用。
BIM的主要操作平臺是各種軟件系統(tǒng)。基于BIM數(shù)據(jù)很多建筑環(huán)境的分析方法都在被開發(fā)，如IES和Energy Plus。
IES（Integrated Environmental Solutions）是一套集成的建筑性能分析軟件，可以使用同一模型對建筑中的熱環(huán)境、光環(huán)境、設(shè)備、日照、流體造價以及人員疏散等方面進行精確的模擬和分析。
Energy Plus（whole building energy analysis tool）是一個建筑全能耗分析軟件，具備很多優(yōu)點，包括采用了先進的集成同步的負(fù)荷/設(shè)備/系統(tǒng)模擬方法和熱平衡法、模塊化開發(fā)式結(jié)構(gòu)、與其他軟件連接等。
這些軟件如果應(yīng)用到價值工程中將使建設(shè)價值工程更加容易開展。
5 結(jié)束語
在建設(shè)工程中開展價值工程可以大大的提高經(jīng)濟利益，節(jié)省社會資源，節(jié)約能源，應(yīng)極力推廣價值工程在建設(shè)工程中的應(yīng)用。
BIM的出現(xiàn)使價值工程在建設(shè)中的應(yīng)用更為方便簡潔，其可視化，4D模擬，及各種軟件操作平臺將大大促進價值工程在建設(shè)項目中的應(yīng)用。
BIM在我國的發(fā)展應(yīng)用還處于初期狀態(tài)，技術(shù)運用不夠成熟，很多功能還有待開發(fā)，應(yīng)該盡快培養(yǎng)BIM專業(yè)人員，增加BIM專業(yè)培訓(xùn)，促進BIM在建筑價值工程中普遍應(yīng)用，對價值工程將是一個很大發(fā)展。